JPH11340295A - 半導体基板の洗浄効率の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体基板の洗浄効率を直接計ることができる
半導体基板の洗浄効率の検査方法を提供する。 【解決手段】 第１の膜２上に第２の膜３をパターニン
グ形成した半導体基板１の洗浄効率の検査方法であっ
て、第１の膜２にはエッチング作用が有り、第２の膜３
にはエッチング作用の無い洗浄液にて半導体基板１を洗
浄し、第１の膜２のエッチング量を測定するものであ
る。また別方法は、第１の洗浄液による洗浄後に第２の
洗浄液による洗浄を行い、第１の洗浄液と第２の洗浄液
の混合液が第１の膜２にエッチング作用があるものにし
て、そのエッチング量の測定でリンス効率を検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置を製
造する際に行う洗浄において、半導体基板の洗浄効率や
リンス効率を検査する半導体基板の洗浄効率の検査方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化に伴い、半導
体装置は多層配線形成技術などが使われるようになっ
て、より入り組んだ複雑な構造のものになってきてい
る。従来から半導体装置を製造する際には洗浄工程は不
可欠な工程であり、最近の複雑な構造の半導体装置にお
いても、従来と同様に洗浄工程は行われる。しかしなが
ら、こういう微細で複雑な構造のもの程、洗浄は困難で
あり、またその際の洗浄効率、リンス効率を計ることも
難しい。

【０００３】以下図面を参照しながら、従来の洗浄効率
およびリンス効率の検査方法の一例について説明する。
図６は従来の洗浄効率およびリンス効率を検査するため
の洗浄装置を示すものである。図６において、５は洗浄
槽で、６は半導体基板、７は洗浄液の供給ライン、８は
リンス液の供給ライン、９は排液ライン、１０はｐＨ測
定器や比抵抗測定器などの測定器である。

【０００４】まず、洗浄液供給ライン７から洗浄液を洗
浄槽５に導入する。導入された洗浄液は、排液ライン９
を通って洗浄槽５から排出され、測定器１０に入りｐＨ
または比抵抗を測定される。洗浄液での洗浄設定時間が
経過後、洗浄液供給ライン７からの洗浄液の導入を止
め、次にリンス液供給ライン８からリンス液を洗浄槽５
に導入する。導入されたリンス液は、洗浄槽５内に先に
導入されている洗浄液を洗い流しながら、排液ライン９
を通って洗浄槽５から排出され、測定器１０に入りｐＨ
または比抵抗を測定される。

【０００５】図７は、上述の洗浄中のｐＨまたは比抵抗
の時間依存性を示したものである。洗浄液を洗浄槽５に
導入することにより、ｐＨまたは比抵抗はその洗浄液の
ｐＨ値または比抵抗値へと移行していく。この移行にか
かる時間Ｔ１が短ければ短いほど理想的な洗浄がなされ
ていると言え、この移行時間Ｔ１により洗浄効率を知る
ことができる。また、洗浄槽５への洗浄液の導入を止
め、リンス液を導入することにより、ｐＨまたは比抵抗
はそのリンス液のｐＨ値または比抵抗値へと移行してい
く。ほとんどの場合リンス液は超純水であるので、ｐＨ
の場合ｐＨ値は７、比抵抗の場合比抵抗値は１８ＭΩｃ
ｍにへと移行する。この移行にかかる時間Ｔ２が短けれ
ば短いほど理想的なリンスがなされていると言え、この
移行時間Ｔ２によりリンス効率を計ることが可能であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来方法では、半導体基板の洗浄効率・リンス効
率を直接計るのではなく、排液ラインに流れてくる液を
計っているため、マクロな洗浄効率・リンス効率を計る
ことはできるが、実際の半導体基板がうまく洗浄・リン
スされているかどうかが分からないという問題点を有し
ていた。特にこの問題は洗浄する半導体基板の構造が複
雑になればなるほど顕著である。

【０００７】この発明は、上記問題点に鑑み、半導体基
板の洗浄効率およびリンス効率を直接計ることができる
半導体基板の洗浄効率の検査方法を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体基
板の洗浄効率の検査方法は、第１の膜上に第２の膜をパ
ターニング形成した半導体基板の洗浄効率の検査方法で
あって、第１の膜にはエッチング作用が有り、第２の膜
にはエッチング作用の無い洗浄液にて半導体基板を洗浄
し、第１の膜のエッチング量を測定することを特徴とす
るものである。

【０００９】請求項１記載の半導体基板の洗浄効率の検
査方法によれば、半導体基板上の第１の膜にエッチング
された跡が残るため、このエッチング量を測ることによ
り、半導体基板が複雑な構造であっても、洗浄効率を検
査することができることとなる。請求項２記載の半導体
基板の洗浄効率の検査方法は、第１の膜上に第２の膜を
パターニング形成した半導体基板の洗浄効率の検査方法
であって、第１の膜と第２の膜共にエッチング作用の無
い第１の洗浄液により半導体基板を洗浄する第１のステ
ップと、続けて次に第１の膜と第２の膜共にエッチング
作用の無い第２の洗浄液により半導体基板を洗浄する第
２のステップと、第１の膜のエッチング量を測定するス
テップとを含み、第１の洗浄液と第２の洗浄液は、第１
の洗浄液と第２の洗浄液との混合液が、第１の膜に対し
てエッチング作用があり第２の膜に対してエッチング作
用がないものを使用することを特徴とするものである。

【００１０】請求項２記載の半導体基板の洗浄効率の検
査方法によれば、第１のステップから第２のステップに
至る工程で、第１の洗浄液から第２の洗浄液への切り替
わりが効率よく行なわれると、半導体基板上の第１の膜
にエッチングされた箇所は観察されず、効率よく行なわ
れないと第１の洗浄液と第２の洗浄液との混合液が半導
体基板上に存在する時間が長くなりその長さに応じて第
１の膜にエッチングされた跡が残る。このため、このエ
ッチング量を測ることにより、半導体基板が複雑な構造
であっても、洗浄効率とくにリンス効率を検査すること
ができることとなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態の半
導体基板の洗浄効率とリンス効率の検査方法について、
図面を参照しながら説明する。図１はこの発明の実施の
形態において、半導体基板の洗浄効率・リンス効率を計
るための洗浄に使用する半導体基板を示すものである。
図１において、１は半導体基板、２は第１の膜、３はパ
ターニング形成した第２の膜である。

【００１２】以上のように構成された半導体基板１を使
って、以下半導体基板１の洗浄効率を計るためのこの発
明の第１の実施の形態の半導体基板１の洗浄効率の検査
方法を説明する。図１の半導体基板１を、第１の膜２に
はエッチング作用が有り、第２の膜３にはエッチング作
用の無い洗浄液にて洗浄する。例えば、第１の膜２とし
てはシリコン酸化膜を、パターニング形成した第２の膜
３としてはポリシリコン膜を、洗浄液としては希フッ酸
を、それぞれ使用する。

【００１３】図２は、こうして洗浄した後の半導体基板
１を示す図である。洗浄液である希フッ酸は、第２の膜
３であるポリシリコン膜をエッチングせずに、第１の膜
２であるシリコン酸化膜のみをエッチングするので、図
２に図示した様に第１の膜２であるシリコン酸化膜がエ
ッチングされた箇所４が跡として観察でき、このエッチ
ングされた箇所４を測ることによりエッチング量を求め
ることが出来る。

【００１４】図３は、このエッチング量の洗浄時間依存
性を示すグラフである。洗浄が理想的に行われている場
合は、図３のａの様な原点を通った直線が得られ、また
その直線の傾きに当たるエッチング速度は、パターニン
グ形成した第２の膜３が無い第１の膜２のみ場合のエッ
チング速度と同じになる。ところが、洗浄が不適切に行
われているような場合では、例えば図３のｂの様に原点
を通らない曲線となる。曲線ｂの場合では、エッチング
は洗浄開始すぐには始まらずに、しばらくしてからエッ
チングが始まっており、またそのエッチング速度は理想
の場合より小さいことが分かるので、洗浄液が供給不足
になっていることが予想できる。洗浄液が供給不足にな
っていることから、洗浄液の供給量を増やす、或いは半
導体基板を回転させて洗浄しているならその回転数を下
げる、といった洗浄効率を上げるための改善を行うこと
が可能になる。

【００１５】なお、第１の実施の形態では第１の膜２を
シリコン酸化膜、第２の膜３をポリシリコン膜、洗浄液
を希フッ酸としたが、第１の膜２をシリコン窒化膜、第
２の膜３をシリコン酸化膜、洗浄液を燐酸、などの組み
合わせとしても良い。第１の実施の形態によれば、半導
体基板１上の第１の膜２にエッチングされた跡が残るた
め、このエッチング量を測ることにより、半導体基板１
が複雑な構造であっても、洗浄効率を検査することがで
きることとなる。

【００１６】次に、図１のように構成された半導体基板
１を使って、以下半導体基板１のリンス効率を計るため
のこの発明の第２の実施の形態を説明する。まず、図１
の半導体基板１を、第１の膜２にも第２の膜３にもエッ
チング作用の無い第１の洗浄液にて洗浄する。第１の洗
浄液での洗浄設定時間が経過後、第１の洗浄液での洗浄
を止め、続けて、次に、第１の膜２にも第２の膜３にも
エッチング作用の無い第２の洗浄液にて洗浄する。この
とき、第１の洗浄液と第２の洗浄液の混合液が、第１の
膜２にはエッチング作用が有り第２の膜３にはエッチン
グ作用の無い、という特性を持つ第１の洗浄液と第２の
洗浄液とを使用する。例えば、第１の膜２としてはポリ
シリコン膜を、第２の膜３としてはシリコン窒化膜を、
第１の洗浄液としては希フッ酸を、第２の洗浄液とした
硝酸を使用する。希フッ酸、硝酸共に単独ではポリシリ
コン膜に対してもシリコン窒化膜に対してもほとんどエ
ッチング作用はないが、それらの混合液であるフッ硝酸
はポリシリコン膜に対してエッチング作用がある。

【００１７】図４は、こうして洗浄した際に起こる第１
の膜２のエッチング速度を示す図である。第１の洗浄液
のみが存在する領域ｃでは第１の膜２のエッチング速度
はゼロである。次に第１の洗浄液での洗浄を止め第２の
洗浄液での洗浄を開始すると、残留する第１の洗浄液
と、第２の洗浄液とが混合液となり、第１の膜２のエッ
チングが生じるようになる（領域ｄ）。その後、混合液
がすべて排出され第２の洗浄液のみになると、第１の膜
２のエッチング速度は再びゼロになる（領域ｅ）。

【００１８】第１の洗浄液と第２の洗浄液との混合液が
存在する時間が長いと、つまり第１の洗浄液から第２の
洗浄液へ切り替わる際のリンスが効率よく行われなかっ
た場合、図２に図示した様に第１の膜２であるポリシリ
コン膜がエッチングされた箇所４が跡として観察でき
る。第１の洗浄液と第２の洗浄液との混合液が存在する
時間が短く、第１の洗浄液から第２の洗浄液へ切り替わ
る際のリンスが効率よく行われた場合、第１の膜２のエ
ッチングされた箇所４は観察されない。このエッチング
された箇所４のエッチング量を求めることにより、リン
ス効率を計ることが可能である。

【００１９】なお、第２の実施の形態では第１の膜２を
ポリシリコン膜、第２の膜３をシリコン窒化膜、第１の
洗浄液を希フッ酸、第２の洗浄液を硝酸としたが、それ
ぞれ別のものを組み合わせに使用しても良い。図５は別
の組み合わせのものを使った場合の実際の電子顕微鏡写
真の模写図を示すものであり、（ａ）はリンスを理想的
に行った場合のもので、（ｂ）はリンスを不適切に行っ
た場合のものであり、エッチングされた箇所４が形成さ
れている。この組合せにおいて、第１の膜２は半導体基
板１に形成されたＡｌ−Ｃｕ配線、第２の膜３はＳｉＯ
₂ 層間絶縁層、洗浄液はＮＨ₄ Ｆ系洗浄液と水である。

【００２０】

【発明の効果】請求項１記載の半導体基板の洗浄効率の
検査方法によれば、半導体基板上の第１の膜にエッチン
グされた跡が残るため、このエッチング量を測ることに
より、半導体基板が複雑な構造であっても、洗浄効率を
検査することができることとなる。

【００２１】請求項２記載の半導体基板の洗浄効率の検
査方法によれば、第１のステップから第２のステップに
至る工程で、第１の洗浄液から第２の洗浄液への切り替
わりが効率よく行なわれると、半導体基板上の第１の膜
にエッチングされた箇所は観察されず、効率よく行なわ
れないと第１の洗浄液と第２の洗浄液との混合液が半導
体基板上に存在する時間が長くなりその長さに応じて第
１の膜にエッチングされた跡が残る。このため、このエ
ッチング量を測ることにより、半導体基板が複雑な構造
であっても、洗浄効率とくにリンス効率を検査すること
ができることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態における洗浄効率・リン
ス効率を計るための洗浄に使用する半導体基板を示す断
面略図である。

【図２】この発明の実施の形態における洗浄後の半導体
基板を示す断面略図である。

【図３】第１の実施の形態における第１の膜のエッチン
グ量の洗浄時間依存性を示すグラフである。

【図４】第２の実施の形態における洗浄中の第１の膜の
エッチング速度を示すグラフである。

【図５】第２の実施の形態における別の組合せのものを
使った場合の洗浄後の半導体基板の電子顕微鏡写真の模
写図である。

【図６】従来の洗浄効率・リンス効率を検査するための
洗浄装置を示す説明図である。

【図７】従来例における洗浄中のｐＨまたは比抵抗の時
間依存性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 第１の膜 ３ 第２の膜 ４ 第１の膜のエッチングされた箇所

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の膜上に第２の膜をパターニング形
   成した半導体基板の洗浄効率の検査方法であって、 前記第１の膜にはエッチング作用が有り、前記第２の膜
   にはエッチング作用の無い洗浄液にて前記半導体基板を
   洗浄し、前記第１の膜のエッチング量を測定することを
   特徴とする半導体基板の洗浄効率の検査方法。
2. 【請求項２】 第１の膜上に第２の膜をパターニング形
   成した半導体基板の洗浄効率の検査方法であって、 前記第１の膜と前記第２の膜共にエッチング作用の無い
   第１の洗浄液により前記半導体基板を洗浄する第１のス
   テップと、続けて次に前記第１の膜と前記第２の膜共に
   エッチング作用の無い第２の洗浄液により前記半導体基
   板を洗浄する第２のステップと、前記第１の膜のエッチ
   ング量を測定するステップとを含み、 前記第１の洗浄液と前記第２の洗浄液は、前記第１の洗
   浄液と前記第２の洗浄液との混合液が、前記第１の膜に
   対してエッチング作用があり前記第２の膜に対してエッ
   チング作用がないものを使用することを特徴とする半導
   体基板の洗浄効率の検査方法。